JP2011064104A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】回転調整や出力調整がされた状態での品質保証ができ、品質向上を達成することができるエンジンを提供する。
【解決手段】作業車両に搭載するエンジン１であって、エンジン１のクランク軸１６上にフライホイル６を固定し、フライホイル６を覆うフライホイルハウジングは、エンジン側フライホイルハウジング７と、反エンジン側フライホイルハウジング１１３とに分割して構成され、フライホイル６には、パルサーギヤ８が設けられ、エンジン側フライホイルハウジング７には、パルサーギヤ８に対向してピックアップセンサ１５０が取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業車両に搭載するエンジンの技術に関する。

従来、トラクタ等の作業車両に搭載されるエンジンは、作業車両の前部に設置される(例えば、特許文献１)。このようなエンジンは作業車両の機体フレーム、詳しくは左右のサイドフレーム間に搭載される。エンジン後部の出力軸上には、フライホイルが固定されている。
フライホイルの周囲には、フライホイルを収容するためのフライホイルハウジングが設けられている。このフライホイルハウジングは、作業車両側の機体フレーム、クラッチハウジングまたはミッションケース等と一体に設けられており、または、固設されている。
このように、フライホイルハウジングを機体フレーム、クラッチハウジングまたはミッションケース等と一体に設けた場合、または、固設した場合には、エンジンの製造工程と別の製造工程で機体フレームおよびフライホイルハウジングを製造する。そのため、エンジンと機体フレームおよびフライホイルハウジングとは別々に出荷する。そして、エンジンを作業車両の機体フレームに搭載する際に、エンジンのフライホイルをフライホイルハウジングに収容する。

特開２００６−１０３４３３号公報

しかし、エンジンと機体フレームとが別々に出荷されるため、フライホイルハウジング内にエンジンの回転を検知するための回転検知手段を設ける場合には、エンジンおよび機体フレームの出荷先において作業車両を組み立てるときに、回転検知手段のキャリブレーションを行わなければならず、エンジンの製造者側がエンジンの品質保証を行うことができなかった。

本発明はかかる課題に鑑み、回転調整や出力調整がされた状態での品質保証ができ、品質向上を達成することができるエンジンを提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、作業車両に搭載されるエンジンにおいて、前記エンジンの出力軸に固定されるフライホイルと、エンジン側フライホイルハウジングと反エンジン側フライホイルハウジングとに前記出力軸の軸線方向に分割されて、前記フライホイルを覆うフライホイルハウジングと、前記フライホイルの外周部に取り付けられる回転ピックアップ用歯部と、前記エンジン側フライホイルハウジングに前記回転ピックアップ用歯部と対向するように取り付けられる回転検知手段とを備えるものである。

請求項２においては、前記エンジン側フライホイルハウジングは、前記作業車両の機体フレームを連結する連結部を備えるものである。

請求項３においては、前記エンジン側フライホイルハウジングは、その外周部に前記連結部を有し、中央部に開口部を備える板状部材で構成し、内周に沿ってエンジン取付用孔を備え、前記連結部に、作業車両の機体フレームを連結するための機体フレーム連結用孔を備えるものである。

請求項４においては、前記エンジン側フライホイルハウジングは、外周に沿って反エンジン側フライホイルハウジング連結用孔を備えるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、フライホイルを、エンジン本体に取り付けられた前記エンジン側フライホイルハウジングにより予め覆うことで、回転検知手段をエンジンと一体として出荷することが可能となる。特に、エンジンが電子制御エンジンの場合には、回転検知手段を利用して得たエンジンの回転調整や出力調整等を行った後のデータをそのままエンジンの制御手段に記憶させた状態で、回転検知手段をエンジンと一体として出荷することが可能となる。したがって、回転検知手段が取り付けられたフライホイルハウジングを含むエンジンについては、回転調整や出力調整がされた状態での品質保証が可能となり、ひいてはエンジンの品質向上につながる。

請求項２においては、エンジン側フライホイルハウジングに作業車両の機体フレームを容易に連結することが可能となる。また、エンジンと機体フレームが一体的となり、エンジンが小型化した場合であっても、作業車両の機体の剛性を確保できる。

請求項３においては、エンジン側フライホイルハウジングをエンジン本体に容易に着脱することができ、かつ、エンジン側フライホイルハウジングに作業車両の機体フレームを容易に連結することができる。

請求項４においては、エンジン側フライホイルハウジングに反エンジン側フライホイルハウジングを容易に連結することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの全体的な構成を示した背面図。 本発明の一実施形態に係るエンジンの全体的な構成を示した左側面図。 本発明の一実施形態に係るエンジンの全体的な構成を示した右側面図。 エンジン側フライホイルハウジングの背面図。 機体フレームおよびエンジンの左側面概略図。 エンジン側フライホイルハウジングおよびサイドフレームの斜視図。 エンジン側フライホイルハウジング、エンジン、および機体フレームの連結構造を示す斜視図。

次に、発明の実施の形態を説明する。

以下に、本発明の一実施形態に係るエンジン１の全体構成について図１、図２および図３を用いて、簡単に説明する。ここで、図１において、紙面奥方向を前方向とし、紙面手前方向を後方向とし、また、紙面に向かって左方向を左方向とし、紙面に向かって右方向を右方向とする。また、紙面上下方向を上下方向とする。なお、本実施形態では、多気筒のディーゼルエンジンを示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。

エンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダヘッド３と、オイルパン４と、フライホイル６と、吸気マニホールド２０と、排気マニホールド３０と、過給機４０と、セルモータ５０と、ＥＧＲ装置６０等、を具備する。

エンジン１の本体は、上部のシリンダブロック２およびシリンダヘッド３並びに下部のオイルパン４とから構成されている。シリンダブロック２は、内部中央にシリンダ（図示なし）を上下方向に形成して、このシリンダ内にピストンを収納し、下部をクランクケースとしている。
シリンダヘッド３に形成された吸気ポートおよび排気ポートは、吸気弁および排気弁によって、シリンダブロック２のシリンダと連通・遮断される。また、ボンネット５は、シリンダヘッド３上に配置されている。

フライホイル６は、出力軸となるクランク軸１６に固定され、慣性力を利用してクランク軸１６の回転エネルギーを負荷に伝達する回転体である。エンジン１の爆発力は各気筒で順に発生するため、クランク軸１６に伝わる力にはムラができることから、重い鉄製のフライホイル６の慣性力でクランク軸１６の回転を滑らかにする。

また、フライホイル６の周囲には、フライホイル６を覆って収容するためのフライホイルハウジングが設けられている。フライホイルハウジングは、クランク軸１６の軸線方向に二分割されており、エンジン１の本体に近接する側のエンジン側フライホイルハウジング７と、エンジン１の本体から離間する側の反エンジン側フライホイルハウジング１１３とから構成される。エンジン側フライホイルハウジング７は、エンジン１の本体のフライホイル６側側面に取り付けられている。

前記吸気ポートはエンジン１の本体の一側面、詳しくはシリンダヘッド３の右側面に開口している。そして、吸気マニホールド２０が、シリンダヘッド３の右側面に取り付けられて、吸気ポートと連通されている。

図３に示すように、シリンダブロック２の一側（右側面）には、シリンダの燃焼室内へ噴射される燃料を送り込む為の燃料噴射ポンプ９が付設されている。この燃料噴射ポンプ９には、その燃料噴射量を調整する為のガバナが付設されている。図示せぬ燃料タンク内の燃料はエンジン１の燃料供給路に設けられる燃料フィルタ１０を介して燃料噴射ポンプ９へと導入される。

シリンダブロック２内には、クランク軸１６が前後方向に回転自在に支持されている。シリンダブロック２の前面には、クランク軸１６の動力を燃料噴射ポンプ９等へ伝達する為のギヤ類が収納されているギヤケース１１が取り付けられている。このギヤケース１１の前側には、冷却ファン１２が取り付けられている。この冷却ファン１２は、クランク軸１６の動力がギヤケース１１の前面に設けられたＶプーリ１３およびＶベルト１４を介して伝達されることによって回転する。クランク軸１６の動力は、シリンダブロック２の前側に設けられるオルタネータ１５（図２参照）にＶプーリ１３およびＶベルト１４を介して伝達される。

前記排気ポートは、エンジン１の本体の一側面（吸気ポートと反対側の側面）、詳しくはシリンダヘッド３の左側面に開口している。そして、排気マニホールド３０は、シリンダヘッド３の左側面に取り付けられて、排気ポートと連通されている。

排気マニホールド３０は、エンジン１の排気系統の一部を構成するものである。排気系統はシリンダヘッド３、排気マニホールド３０、排気管３１、過給機４０の排気タービン、およびサイレンサ７０を具備する。排気マニホールド３０、過給機４０、およびサイレンサ７０は、この順に排気ガスの流れの上流から下流に向かって配置される。

排気管３１は、排気ガスを外部に排出するための管であり、上流部は排気の流れる方向が上下方向となるように形成され、下流部は排気の流れる方向が前後方向になるように構成されている。排気管３１の下流部には過給機４０とサイレンサ７０とが設けられている。また、サイレンサ７０は過給機４０の排気タービンよりも下流側に配置されている。

また、エンジン１においては、図２に示すように、過給機４０が、その回転軸がサイレンサ７０の長手方向と平行となるように、言い換えれば、前後方向に、エンジン１の本体の前端上部付近に配置されている。

セルモータ５０は、エンジン１の始動を補助する電気機器である。セルモータ５０は、エンジン１の本体に対して排気マニホールド３０と同一側、即ちエンジン１の本体の左側に配置されている。また、セルモータ５０は、エンジン側フライホイルハウジング７のフライホイル６と反対側の面、即ちエンジン側フライホイルハウジング７の前面に取り付けられている。

ＥＧＲ装置６０は、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側に環流可能にする装置であり、排気マニホールド３０に接続されている。

サイレンサ７０は、長手方向を前後方向として、エンジン１の上部のボンネット５の一側方（左側方）であって、排気マニホールド３０の上方に配置されている。サイレンサ７０は、排気管３１の下流部に設けられ、排気ガスの排出時に発生する爆発音のエネルギーの圧力変動を打ち消し吸収させて、音を静かにする装置である。

次にフライホイルハウジングについて説明する。
フライホイル６を覆うフライホイルハウジングは、エンジン側フライホイルハウジング７と、反エンジン側フライホイルハウジング１１３とにクランク軸１６の軸線方向に二分割して構成される。エンジン１が機体フレーム１１０に搭載されたとき、反エンジン側フライホイルハウジング１１３は、エンジン側フライホイルハウジング７の後方に配置される。

エンジン側フライホイルハウジング７は、図４に示すように、中央部にフライホイル６の直径よりも大きな開口幅を有する開口部７ａを備える環状かつ板状部材で構成され、エンジン１の機体フレーム１１０への搭載時に板面をクランク軸１６の軸線方向と略直交する平面とするように配置される。

エンジン側フライホイルハウジング７においては、複数のエンジン取付用孔７ｂ・７ｂ・・・が開口部７ａの周囲に前後方向に貫通するように形成されて、エンジン側フライホイルハウジング７の内周に沿って配置されている。
エンジン取付用孔７ｂは、エンジン側フライホイルハウジング７をエンジン１の本体と連結する際に用いる孔である。

また、複数の反エンジン側フライホイルハウジング連結用孔７ｃ・７ｃ・・・がエンジン取付用孔７ｂ・７ｂ・・・よりも外周側に前後方向に貫通するように形成されて、エンジン側フライホイルハウジング７の外周に沿って配置されている。
反エンジン側フライホイルハウジング連結用孔７ｃは、反エンジン側フライホイルハウジング１１３とエンジン側フライホイルハウジング７とを連結する際に用いる孔である。

また、エンジン側フライホイルハウジング７の左右両側には作業車両の機体フレーム１１０、即ち左右のサイドフレーム１２１・１２１を連結するための連結部７ｄが外側へ突出するように形成されている。連結部７ｄは、エンジン側フライホイルハウジング７の左右両側にそれぞれ二つずつ形成されている。

各連結部７ｄには、機体フレーム連結用孔７ｅ・７ｅが前後方向に貫通するように形成されて、二つずつ上下に配置されている。言い換えれば、エンジン側フライホイルハウジング７は、エンジン側フライホイルハウジング７の外周側部に合計八個の機体フレーム連結用孔７ｅを備える。
なお、連結部７ｄおよび機体フレーム連結用孔７ｅの数については、これに限定するものではない。

また、このフライホイルハウジングにより覆われるクランク軸１６上のフライホイル６は、エンジン１が機体フレーム１１０に搭載された際に後方に臨むように配置される。フライホイル６の前部の外周には回転ピックアップ用歯部であるパルサーギヤ８が形成または固設されている。また、エンジン側フライホイルハウジング７には、回転検知手段であるピックアップセンサ１５０（図４参照）がパルサーギヤ８と対向するように配置されている。
詳しくは、フライホイル６の軸心に向かって挿入孔が貫通開孔され、該挿入孔にピックアップセンサ１５０が挿入される。そして、ピックアップセンサ１５０が、その検知部がエンジン側フライホイルハウジング７の内面に位置してパルサーギヤ８と対向するように配置されている。フライホイル６とともにパルサーギヤ８が回転する際に、ピックアップセンサ１５０によってパルサーギヤ８の突部が連続して検知されて、クランク軸１６の回転および角度を検出するものである。

ピックアップセンサ１５０によって検知されたクランク軸１６の回転および角度は、図４に示すように、制御装置１６０へ送信され、燃料の供給タイミングや供給量等の制御を行うための情報として用いられる。例えば、本実施形態である電子ガバナ式の電子制御エンジンの場合には、燃料噴射ポンプ９のラックアクチュエータが制御装置１６０に接続される。
なお、エンジン１は電子ガバナ式の電子制御エンジンに限られるものでなく、例えば、コモンレール式の電子制御エンジンの場合には、噴射ノズルの電磁バルブが制御装置に接続され、この制御装置によりピックアップセンサから入力されたクランク軸の回転に基づき燃料供給量や供給タイミングが制御される。

次にエンジン１を搭載する作業車両の機体フレーム１１０について図５、図６および図７を用いて説明する。
ここでの作業車両とは、例えば、トラクタ（農作業車両）、建設作業車両としてのバックホー若しくはブルドーザ、除雪車両である。本実施形態においては、作業車両をトラクタとして、その機体フレーム１１０について説明する。
機体フレーム１１０は、フロントフレーム１１２を具備する。また、反エンジン側フライホイルハウジング１１３と、クラッチハウジング１１４と、ミッドケース１１５と、リアケース１１６とは機体フレーム１１０の一部を兼ねている。反エンジン側フライホイルハウジング１１３、クラッチハウジング１１４、ミッドケース１１５、およびリアケース１１６は剛性を持っており、走行機体を支持できるように構成している。

フロントフレーム１１２は、前部のフロントアクスルブラケット１２０とその後部のサイドフレーム１２１から構成されている。左右のサイドフレーム１２１・１２１の後面は、エンジン１の本体後面に連結されたエンジン側フライホイルハウジング７の左右両側前面に連結される。エンジン側フライホイルハウジング７の後面には反エンジン側フライホイルハウジング１１３が連結される。

反エンジン側フライホイルハウジング１１３の後面には、クラッチハウジング１１４の前面が連結され、クラッチハウジング１１４の後面には、ミッドケース１１５の前面が連結されている。但し、反エンジン側フライホイルハウジング１１３およびクラッチハウジング１１４は一体的に構成することも可能である。また、ミッドケース１１５の後方には、リアケース１１６が設けられている。

フロントアクスルブラケット１２０は平面視略Ｕ字状に形成される。そして、その左右のフレーム間に前後の支持フレーム１２０ａ・１２０ａがそれぞれ左右方向に横設される。これらの支持フレーム１２０ａ・１２０ａにフロントアクスルケース１１７が前後方向の支持軸を介して揺動自在に支持される。フロントアクスルケース１１７の左右両側に前車輪が支持される。

左右のサイドフレーム１２１・１２１は、それぞれフロントアクスルブラケット１２０における左右のフレームの後端に連結されており、左右一対の板状部材で形成されている。一対のサイドフレーム１２１・１２１の間にエンジン１が配置されて、当該サイドフレーム１２１・１２１に図示せぬ防振部材を介して載置されている。サイドフレーム１２１・１２１の後端はエンジン側フライホイルハウジング７に連結されている。

クラッチハウジング１１４は、動力伝達機構の一部を構成する主クラッチを収納する部材である。クラッチハウジング１１４の前面は反エンジン側フライホイルハウジング１１３の後面に固定され、クラッチハウジング１１４の後面はミッドケース１１５の前面に接続される。但し、主クラッチを設けない場合には反エンジン側フライホイルハウジング１１３の後面にミッドケース１１５の前面が固定される。

ミッドケース１１５およびリアケース１１６は、エンジン１からの回転動力を適宜変速して後車輪および前車輪に伝達する動力伝達系を収容するミッションケースを構成する。
ミッドケース１１５の後面にはリアケース１１６が固設されている。リアケース１１６の左右両側からはリアアクスルケース１１８が突設され、各リアアクスルケース１１８に収納された後車輪が支持されている。

次に、エンジン側フライホイルハウジング７とエンジン１との連結構造について説明する。
各エンジン取付用孔７ｂと、各エンジン取付用孔７ｂに対応する、エンジン１のシリンダブロック２の後面に設けられた孔とを一致させ、それぞれの一致した孔にエンジン取付用螺子１３０を後方から前方へ向かって螺挿することにより、エンジン側フライホイルハウジング７をエンジン１と連結する。

次に、エンジン側フライホイルハウジング７とサイドフレーム１２１・１２１と反エンジン側フライホイルハウジング１１３との連結構造について説明する。

まず、エンジン側フライホイルハウジング７と反エンジン側フライホイルハウジング１１３との連結構造について図６および図７を用いて説明する。
各反エンジン側フライホイルハウジング連結用孔７ｃと、各反エンジン側フライホイルハウジング連結用孔７ｃに対応する、反エンジン側フライホイルハウジング１１３に設けられたエンジン側フライホイルハウジング連結用孔１１３ａとを一致させ、それぞれの一致した孔に反エンジン側フライホイルハウジング連結用螺子１３１を後方から前方へ螺挿することにより、エンジン側フライホイルハウジング７と反エンジン側フライホイルハウジング１１３とを連結する。

次に、エンジン側フライホイルハウジング７とサイドフレーム１２１との連結構造について図６および図７を用いて説明する。
各機体フレーム連結用孔７ｅと、各機体フレーム連結用孔７ｅに対応する、サイドフレーム１２１の後端に設けられた孔とを一致させ、それぞれの一致した孔に機体フレーム連結用螺子１３２を後方から前方へ螺挿することにより、エンジン側フライホイルハウジング７とサイドフレーム１２１とを連結する。これにより、エンジン側フライホイルハウジング７と機体フレーム１１０とを連結する。

また、機体フレーム連結用孔７ｅは、反エンジン側フライホイルハウジング連結用孔の役割を兼ねる。すなわち、反エンジン側フライホイルハウジング１１３の外周にも連結部７ｄの位置に合わせてフランジ部１１３ｂが形成され、フランジ部１１３ｂには機体フレーム連結用孔７ｅの位置に合わせてエンジン側フライホイルハウジング連結用孔１１３ａが開孔されている。これにより、機体フレーム１１０を構成するサイドフレーム１２１・１２１とエンジン側フライホイルハウジング７と反エンジン側フライホイルハウジング１１３とを、機体フレーム連結用螺子１３２で共締めにより連結する構成としている。

なお、サイドフレーム１２１・１２１とエンジン側フライホイルハウジング７とを螺子等で連結する構成とすることもできる。

以上のように、作業車両に搭載されるエンジン１において、エンジン１のクランク軸１６に固定されるフライホイル６と、エンジン側フライホイルハウジング７と反エンジン側フライホイルハウジング１１３とにクランク軸１６の軸線方向に分割されて、フライホイル６を覆うフライホイルハウジングと、フライホイル６の外周部に取り付けられるパルサーギヤ８と、エンジン側フライホイルハウジング７にパルサーギヤ８と対向するように取り付けられるピックアップセンサ１５０とを備えるものである。
このように構成することにより、フライホイル６を、エンジン１の本体に取り付けられたエンジン側フライホイルハウジング７により予め覆うことで、ピックアップセンサ１５０をエンジン１と一体として出荷することが可能となる。特に、エンジン１が電子制御エンジンの場合には、ピックアップセンサ１５０を利用して得たエンジン１の回転調整や出力調整等を行った後のデータをそのままエンジン１の制御装置１６０に記憶させた状態で、ピックアップセンサ１５０をエンジン１と一体として出荷することが可能となる。したがって、出荷後のエンジン１を作業車両等に搭載するときに、エンジン１の回転調整や出力調整を再度行う必要がない。つまり、ピックアップセンサ１５０が取り付けられたフライホイルハウジングを含むエンジン１については、回転調整や出力調整がされた状態での品質保証が可能となり、ひいてはエンジン１の品質向上につながる。

また、エンジン側フライホイルハウジング７は、作業車両の機体フレーム１１０を連結する連結部７ｄを備えるものである。
このように構成することにより、エンジン側フライホイルハウジング７に作業車両の機体フレーム１１０を容易に連結することが可能となる。また、エンジン側フライホイルハウジング７の形状に機体フレーム１１０の形状を合わせれば、エンジン側フライホイルハウジング７の形状を統一化することができ、エンジン側フライホイルハウジング７を含むエンジン１について品質保証が可能となり、ひいてはエンジン１の品質向上につながる。また、エンジン１と機体フレーム１１０が一体的となり、エンジン１が小型化した場合であっても、作業車両の機体の剛性を確保できる。

また、エンジン側フライホイルハウジング７は、その外周部に連結部７ｄを有し、中央部に開口部７ａを備える板状部材で構成し、内周に沿ってエンジン取付用孔７ｂを備え、連結部７ｄに、作業車両の機体フレーム１１０を連結するための機体フレーム連結用孔７ｅを備えるものである。
このように構成することにより、エンジン側フライホイルハウジング７をエンジン１の本体に容易に着脱することができ、かつ、エンジン側フライホイルハウジング７に作業車両の機体フレーム１１０を容易に連結することができる。

また、エンジン側フライホイルハウジング７は、外周に沿って反エンジン側フライホイルハウジング連結用孔７ｃを備えるものである。
このように構成することにより、エンジン側フライホイルハウジング７に反エンジン側フライホイルハウジング１１３を容易に連結することができる。

１ エンジン
６ フライホイル
７ エンジン側フライホイルハウジング
７ａ 開口部
７ｂ エンジン取付用孔
７ｄ 連結部
７ｅ 機体フレーム連結用孔
１６ クランク軸
１１０ 機体フレーム
１１２ フロントフレーム
１１３ 反エンジン側フライホイルハウジング
１２１ サイドフレーム

Claims (4)

1. 作業車両に搭載されるエンジンにおいて、前記エンジンの出力軸に固定されるフライホイルと、エンジン側フライホイルハウジングと反エンジン側フライホイルハウジングとに前記出力軸の軸線方向に分割されて、前記フライホイルを覆うフライホイルハウジングと、前記フライホイルの外周部に取り付けられる回転ピックアップ用歯部と、前記エンジン側フライホイルハウジングに前記回転ピックアップ用歯部と対向するように取り付けられる回転検知手段とを備えることを特徴とするエンジン。
2. 前記エンジン側フライホイルハウジングは、前記作業車両の機体フレームを連結する連結部を備えることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
3. 前記エンジン側フライホイルハウジングは、その外周部に前記連結部を有し、中央部に開口部を備える板状部材で構成し、内周に沿ってエンジン取付用孔を備え、前記連結部に、作業車両の機体フレームを連結するための機体フレーム連結用孔を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン。
4. 前記エンジン側フライホイルハウジングは、外周に沿って反エンジン側フライホイルハウジング連結用孔を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジン。
   

Images